JP2017065960A - ガラス基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで冷却効率が良く、安定した冷却効果が得られる方法により、処理槽、移送管や電極を冷却することができるガラス基板の製造方法を提供する。
【解決手段】ガラス原料を溶解した溶融ガラスを上流側から下流側へと流す処理槽又は移送管と、処理槽又は移送管に電流を流して通電加熱して処理槽又は移送管内の溶融ガラスを加熱する電極と、これら処理槽、移送管、電極の少なくともいずれかを風冷により冷却する冷却手段を備える。この冷却手段は、上記処理槽、移送管等とそれらの周囲の空気層の間に形成されている境界層の厚みが所定の基準厚み以下になるように、境界層に対して第１の風圧をかけた後、第１の風圧より弱い第２の風圧をかけて処理槽、移送管、電極の少なくともいずれかを風冷する。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイに用いるガラス基板の製造方法に関するものである。

液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（以下、「ＦＰＤ」と呼ぶ。）に用いるガラス基板には、厚さが例えば０．５〜０．７ｍｍと薄いガラス板が用いられている。このＦＰＤ用ガラス基板は、例えば第１世代では３００×４００ｍｍのサイズであるが、第１０世代では２８５０×３０５０ｍｍのサイズになっている。

このような薄板で大きなサイズのＦＰＤ用ガラス基板は、ガラス原料を溶解した溶融ガラスを成形炉に移送して、例えばオーバーフローダウンドロー法により製造されている。オーバーフローダウンドロー法を用いるガラス基板の製造方法は例えば特許文献１に開示されている。

また、上記の溶融ガラスを移送する移送管は、管内の溶融ガラスを所定の温度に加熱する必要があり、この加熱を効率良く行うために、移送管にはこれを加熱する加熱装置を設けている。例えば特許文献２には、白金または白金合金で構成された移送管を用い、この移送管に通電用のフランジ電極を設け、移送管を通電加熱する方法が開示されている。

国際公開第２０１２／１３２４２５号 特開２００９−２９８６７１号公報 特表２０１１−５１３１７３号公報

ところで、ＦＰＤ用ガラス基板を製造するには、溶融ガラスを例えば千数百度程度まで昇温する必要がある。移送管を加熱して、管内の溶融ガラスを千数百度程度まで昇温した場合、移送管の通電用のフランジ電極自体も昇温し、一般に白金または白金合金で構成されたフランジ電極が揮発することにより、フランジ電極が破損する虞があった。また、長期間連続して製造が行われる場合、フランジ電極のみならず、移送管のダメージも大きくなり、破損する虞があった。

このため、従来は、たとえばフランジ電極を水冷により冷却することによって、フランジ電極が破損するのを抑制していた。例えば特許文献３には、フランジ状の電極に水冷管を設けて冷却することが開示されている。

しかしながら、水冷管を配置し、水冷により冷却する方法では、局所的に温度が低下し、安定した冷却効果を得ることが困難である。
また、ファンによるエアをフランジ電極や移送管に当てて風冷により冷却する方法も考えられるが、例えば千度以上の高温になるようなフランジ電極や移送管を効率よく冷却することは困難である。

近年、ＦＰＤの分野では、高精細化の進展に伴って、ＦＰＤ用ガラス基板に対する品質要求は益々厳しくなってきており、ガラス基板を従来よりさらに高温で成形することが求められている。溶融ガラスを従来より高温にすると、フランジ電極や移送管も従来より高温になるため、上述のフランジ電極や移送管の破損の問題はいっそう深刻となる。また、ガラス基板製造における、ガラス原料を溶解することで溶融ガラスを得る溶解槽、溶融ガラス中に含まれるガス成分の泡を脱泡する清澄槽や、脱泡された溶融ガラスを撹拌する撹拌槽、及びこれら各処理槽が有する電極に関しても上述の移送管等と同様の問題が発生する。

そこで、本発明は、低コストで冷却効率が良く、しかも安定した冷却効果が得られる方法により、処理槽、移送管や電極を冷却することができ、そのため高品質のガラス基板を製造することが可能なガラス基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、従来の課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の構成の発明を完成するに至ったものである。
（構成１の発明）
すなわち、本発明は、ガラス原料を溶解した溶融ガラスを成形炉に移送してガラス基板を製造するガラス基板の製造方法であって、前記溶融ガラスを上流側から下流側へと流す処理槽又は移送管と、前記処理槽又は前記移送管にそれぞれ設けられ、前記処理槽又は前記移送管に電流を流して通電加熱して前記処理槽又は前記移送管内の前記溶融ガラスを加熱する少なくとも一対の電極と、前記処理槽、前記移送管及び前記電極の少なくともいずれかを風冷により冷却する冷却手段と、を備え、前記冷却手段は、前記処理槽、前記移送管又は前記電極とそれらの周囲の空気層との間に形成されている境界層の厚みが所定の基準厚み以下になるように、前記境界層に対して第１の風圧をかけた後、前記第１の風圧より弱い第２の風圧をかけて前記処理槽、前記移送管及び前記電極の少なくともいずれかを風冷することを特徴とするガラス基板の製造方法である。

本発明において、前記冷却手段は、前記境界層に対してかける風圧の緩衝を抑制するように、前記境界層に対して水平方向から第１の風圧をかけた後、前記境界層の厚みが前記基準厚み以下を維持するよう前記水平方向と同一方向から第２の風圧をかけ、前記第１の風圧と前記第２の風圧とを交互にかけて風冷することが好ましい。

また、本発明では、前記基準厚みは、２０ｍｍであることが好ましい。

また、本発明では、前記境界層に対してかける前記第１の風圧は、１００ｋＰａ以上であることが好適である。

また、本発明では、前記冷却手段は、具体的には、例えば高圧エアを吐出するコンプレッサと、低圧エアを吐出するファンとを備えていることができる。

本発明によれば、上記構成により、低コストで冷却効率が良く、しかも安定した冷却効果が得られる方法により、上記の処理槽、移送管や電極を冷却することができる。そのため高品質のガラス基板を製造することが可能である。

本発明に係わるガラス基板の製造方法のフローの一例を示す図である。 本発明に係わるガラス基板の製造方法における溶解工程乃至切断工程を行う装置の一例を模式的に示す図である。 成形装置の概略の側面図である。 本発明の第１の実施形態を説明するための移送管近傍の構成を示す斜視図である。 冷却手段として使用するノズルの断面図である。 本発明における冷却方法を説明するための模式図である。 本発明の冷却方法における冷却パターンの一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態を説明するための移送管近傍の構成を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態を説明するための溶解槽近傍の構成を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態の変形例を説明するための溶解槽の壁面の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（ガラス基板の製造方法の全体概要）
まず、本発明に係わるガラス基板の製造方法の全体概要について説明する。オーバーフローダウンドロー法が採用されるガラス基板の製造工程の概要の一例は、例えば図１に示すことができる。
図１は、本発明に係わるガラス基板の製造方法のフローの一例を示す図である。

このガラス基板の製造工程では、溶融工程（ＳＴ１）と、清澄工程（ＳＴ２）と、撹拌（均質化）工程（ＳＴ３）と、供給工程（ＳＴ４）と、成形工程（ＳＴ５）と、冷却（徐冷）工程（ＳＴ６）と、切断工程（ＳＴ７）と、を包含し、その成形工程（ＳＴ５）および冷却（徐冷）工程（ＳＴ６）においてダウンドロー法が採用され、その成形工程では、たとえば、図３に示すように、楔形の成形体２１０を含む装置により成形される。

図２は、上記溶融工程（ＳＴ１）乃至切断工程（ＳＴ７）を行う装置の一例を模式的に示す図である。当該装置は、図２に示すように、溶解装置１００と、成形装置２００と、切断装置３００とを主に有する。溶解装置１００は、溶解槽１０１と、清澄槽１０２と、撹拌槽１０３と、第１移送管１０４と、第２移送管１０５と、第３移送管１０６とを有する。

上記溶融工程（ＳＴ１）では、溶解槽１０１内に供給されたガラス原料を火焔および／又は電極を用いた通電加熱により溶解することで溶融ガラスＭＧを得る。溶融ガラスＭＧは、溶解槽１０１から第１移送管１０４を通って清澄槽１０２に供給される。

上記清澄工程（ＳＴ２）では、清澄槽１０２に供給された溶融ガラスＭＧが昇温されることにより、溶融ガラスＭＧ中に含まれるＯ₂、ＣＯ₂あるいはＳＯ₂等のガス成分を含んだ泡が、ＳｎＯ₂などの清澄剤の還元反応により生じたＯ₂を吸収して成長し、溶融ガラスＭＧの液面に浮上して清澄槽１０２上方の空気中、窒素ガス等を含有する雰囲気中に放出されて除去される。次いで、溶融ガラスＭＧの温度の低下による泡中のガス成分の内圧が低下することと、還元された清澄剤（例えばＳｎＯ）が溶融ガラスＭＧの温度の低下によって酸化反応をすることにより、溶融ガラスＭＧに残存する泡中のＯ₂等のガス成分を再吸収して、泡を消滅させる。
上記清澄工程で脱泡された溶融ガラスＭＧは、清澄槽１０２から第２移送管１０５を通って撹拌槽１０３に供給される。

上記撹拌（均質化）工程（ＳＴ３）では、上記清澄工程で脱泡された溶融ガラスＭＧが供給されて、撹拌槽１０３内の溶融ガラスＭＧを、撹拌手段（例えば図示するスターラ１０３ａ）を用いて撹拌することにより、ガラス成分の均質化が行われる。

上記供給工程（ＳＴ４）では、均質化された溶融ガラスＭＧが、撹拌槽１０３から第３移送管１０６を通って成形装置２００に供給される。その成形装置２００の一例は、図３に示されている。図３は成形装置の概略の側面図である。

その図３において、成形装置２００は、成形炉２４０と徐冷炉２５０を含む。その成形装置２００では、上記成形工程（ＳＴ５）及び冷却（徐冷）工程（ＳＴ６）が順次行われる。

上記成形工程（ＳＴ５）では、溶融ガラスＭＧをシートガラスＳＧに成形し、シートガラスＳＧの流れを作る。本実施形態では、成形体２１０を用いたオーバーフローダウンドロー法を用いている。この場合、シートガラスＳＧの流れ方向は、鉛直下方となる。

さらに詳しく説明すると、上記成形体２１０は、図２及び図３に示すように、第３移送管１０６を通して溶解装置１００から流れてくる溶融ガラスＭＧを、シートガラスＳＧに成形する。これにより、成形装置２００内で、鉛直下方のシートガラスＳＧの流れが作られる。成形体２１０は、耐火レンガ等によって構成された細長い構造体であり、図３に示すように断面が楔形状を成している。成形体２１０の上部には、溶融ガラスＭＧを導く流路となる供給溝２１２が設けられている。供給溝２１２は、成形体２１０に設けられた供給口において第３移送管１０６と接続され、第３移送管１０６を通して流れてくる溶融ガラスＭＧは、供給溝２１２を伝って流れる。供給溝２１２の深さは、溶融ガラスＭＧの流れの下流ほど浅くなっており、供給溝２１２から溶融ガラスＭＧが鉛直下方に向かって溢れ出るようになっている。

供給溝２１２から溢れ出た溶融ガラスＭＧは、成形体２１０の両側の側壁を伝わって流下する。側壁を流れた溶融ガラスＭＧは、成形体２１０の下方端部２１３（図３に示す）で合流し、１つのシートガラスＳＧが成形される。シートガラスＳＧは、図３に示すシートガラスＳＧの流下方向である鉛直下方に流れる。なお、成形体２１０の下方端部２１３の直下におけるシートガラスＳＧの温度は、例えば１０^4.3〜１０⁶ｐｏｉｓｅの粘度に相当する温度（例えば１０００〜１２５０℃）である。また、１１５０℃〜１２５０℃であってもよい。

成形体２１０の下方端部２１３の下方近傍には、雰囲気仕切り部材２２０が設けられている。雰囲気仕切り部材２２０は、シートガラスＳＧを厚さ方向の両側から挟むように設けられた一対の板状の断熱部材である。この断熱部材からなる雰囲気仕切り部材２２０は、成形体２１０が収容された上部空間である成形炉２４０と、下方空間とを仕切るために設けられる。

雰囲気仕切り部材２２０の下方には冷却ローラ（冷却ローラとしての機能を備える搬送ローラ）２３０が設けられている。冷却ローラ２３０は、図３に示すように、シートガラスＳＧを厚さ方向の両側から挟むように、シートガラスＳＧの厚さ方向の両側に設けられている。

また、上記冷却ローラ２３０の下方の領域には、シートガラスＳＧの流れ方向に沿って、さらに別の搬送ローラ２５０ａ〜２５０ｄを含む複数の搬送ローラと、図示しない温度調整装置が設けられている。個々の搬送ローラはシートガラスＳＧの厚さ方向の両側のそれぞれに設けられており、シートガラスＳＧの両端を対となって夫々挟持している。つまり、ローラ搬送手段対を構成している。

以上説明した上記冷却（徐冷）工程（ＳＴ６）では、上記冷却ローラ２３０及び搬送ローラ２５０ａ〜２５０ｄによって挟持搬送される過程において、成形されて流れるシートガラスＳＧが所望の厚さになり、冷却に起因する反り、内部歪が生じないように冷却（徐冷）される。

上記切断工程（ＳＴ７）では、切断装置３００において、成形装置２００から供給されたシートガラスＳＧが所定の長さに切断されることで、板状のガラス板を得る。
板状に切断されたガラス板はさらに、所定のサイズに切断され、目標サイズのガラス基板が作製される。この後、ガラス基板の端面の研削、研磨、およびガラス基板の洗浄が行われ、さらに、泡や脈理等の欠点の有無が検査された後、検査合格品のガラス基板が最終製品として梱包される。

次に、本発明に係るガラス基板の製造方法の構成上の特徴について説明する。
本発明に係るガラス基板の製造方法は、上記構成１の発明にあるとおり、ガラス原料を溶解した溶融ガラスを成形炉に移送してガラス基板を製造するガラス基板の製造方法であって、前記溶融ガラスを上流側から下流側へと流す処理槽又は移送管と、前記処理槽又は前記移送管にそれぞれ設けられ、前記処理槽又は前記移送管に電流を流して通電加熱して前記処理槽又は前記移送管内の前記溶融ガラスを加熱する少なくとも一対の電極と、前記処理槽、前記移送管及び前記電極の少なくともいずれかを風冷により冷却する冷却手段と、を備え、前記冷却手段は、前記処理槽、前記移送管又は前記電極とそれらの周囲の空気層との間に形成されている境界層の厚みが所定の基準厚み以下になるように、前記境界層に対して第１の風圧をかけた後、前記第１の風圧より弱い第２の風圧をかけて前記処理槽、前記移送管及び前記電極の少なくともいずれかを風冷することを特徴とするものである。
以下、このような構成上の特徴を有する本発明に係るガラス基板の製造方法の第１の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図４は、本発明の第１の実施形態を説明するための移送管近傍の構成を示す斜視図である。
図４に示されるように、本実施形態においては、上記溶融ガラスＭＧを上流側から下流側へと流しながら移送する移送管１０と、当該移送管１０の上流側と下流側とにそれぞれ設けられ、当該移送管１０に電流を流して通電加熱して当該移送管１０内の上記溶融ガラスＭＧを加熱する一対の電極２０，２０と、前記移送管１０及び／又は前記電極２０，２０を風冷により冷却する冷却手段３０と、を備えている。

ここで、上記移送管１０は、例えば前述の図２に示されるような、各工程（処理槽）間を連結し、上記溶融ガラスＭＧを上流側から下流側へと流しながら移送するための第１移送管１０４、第２移送管１０５、第３移送管１０６として使用されるものである。したがって、本実施形態の構成は、これらの第１移送管１０４、第２移送管１０５、第３移送管１０６の少なくとも１つに適用される。
なお、本実施形態では、移送管１０を用いて説明するが、ガラス原料を溶解することで溶融ガラスＭＧを得る溶解槽１０１や、それに続く清澄槽１０２、撹拌槽１０３の各処理層と、各処理槽間をつなぐ第１移送管１０４、第２移送管１０５、第３移送管１０６を有する溶解装置１００のいずれであっても本発明を適用することができる。

上記移送管１０は、管内を非常に高温の溶融ガラスＭＧが流れるため、例えば白金族金属で構成された円筒形状の部材である。白金族金属は、単一の白金族元素（白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ））からなる金属や、白金族元素からなる金属の合金などである。これら白金族金属は、高価であるが、融点が高く、溶融ガラスＭＧに対する耐食性に優れている。本実施形態では、上記移送管１０は、例えば白金（Ｐｔ）または白金合金で成形され、例えば０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度の厚みを有している。上記移送管１０の内径は、例えば１００ｍｍ〜５００ｍｍ程度である。

また、上記一対の電極２０，２０は、導電性を有する金属材料で構成され、上記移送管１０に電流を流して通電加熱するために用いられる。そして、上記移送管１０が加熱されることにより、その内部を流れる溶融ガラスＭＧの温度が調整される。上記電極２０，２０はそれぞれ上記移送管１０の外周面に取り付けられており、各電極２０は、環状の導電体からなるフランジ形状に形成されている。

また、各電極２０は、図示していない電源に接続される給電端子２１を有する。給電端子２１を介して電源から電力が供給され、電極２０，２０にそれぞれ電流が流れ、移送管１０は通電加熱される。したがって、一対の電極２０，２０を流れる電流を制御することで、移送管１０の内部を流れる溶融ガラスＭＧの温度を調整することができる。

なお、移送管１０に取り付けられる電極２０の数や位置は、移送管１０の材質、内径、長さや、設置位置等に応じて適宜決定されればよいので、図４の実施形態に限定される必要はない。また、本実施形態では、上記一対の電極２０，２０は移送管１０の上側に配置されているが、これに限定される必要はない。

また、上記冷却手段３０は、前記移送管１０及び／又は前記電極２０，２０を風冷により冷却するために用いられる。
上記冷却手段３０について、さらに詳しく説明する。

図４に示されるように、本実施形態では、上記冷却手段３０は、上記移送管１０の外周面の近傍にてエアが吐出されるような位置に配置されている。

また、本実施形態では、上記冷却手段３０は、具体的には、高圧エアを吐出するコンプレッサ（図示せず）と、低圧エアを吐出するファン（図示せず）とを備えている。また、図５は、冷却手段として使用するノズルの断面図である。図５に示すように、本実施形態においては、上記冷却手段３０からのエア吐出口である先端ノズル３１は、コンプレッサノズル３１ｃとファンノズル３１ｆとを備えている。なお、コンプレッサノズル３１ｃとファンノズル３１ｆとは接着等により一体的に固定されている。

一般に、コンプレッサは、１００ｋＰａ以上の吐出圧力のものをいう。一方、ファンは、一般に１０ｋＰａ以下の吐出圧力のものをいう。したがって、本実施形態では、上記コンプレッサノズル３１ｃからは、例えば吐出圧力１００ｋＰａ以上の高圧エアが吐出され、ファンノズル３１ｆからは、例えば吐出圧力１０ｋＰａ以下の低圧エアが吐出される。

また、本実施形態においては、上記冷却手段３０は、その先端ノズル３１からのエアが上記移送管１０の外周面の長手方向（図４中の矢印Ａ方向）へ向かって吐出されるように配置されている。

上述したように、本発明の構成上の特徴は、上記冷却手段３０によって、例えば上記移送管１０とその周囲の空気層との間に形成されている境界層の厚みが所定の基準厚み以下になるように、前記境界層に対して風圧をかけた後、上記移送管１０を風冷することである。

ここで、本発明における冷却方法について説明する。
図６は、本発明における冷却方法を説明するための模式図である。図中の実線は温度曲線である。なお、図中のｔ₁（℃）は、空気層と境界層との境界温度であり、ｔ₂（℃）は、移送管１０の表面温度（移送管１０と境界層との境界温度）であり、ｔ₂＞ｔ₁である。

同図（ａ）に示すように、内部に溶融ガラスＭＧが流れている移送管１０とその周囲の空気層との間には所定の厚み（Ｌ₀）を有する境界層が形成されている。この境界層の厚みＬ₀は、例えば５０〜２００ｍｍ程度であると考えられる。もし、同図（ｂ）に示すように、この境界層の厚みを薄くしてＬ₁（Ｌ₁＜Ｌ₀）とすることにより、冷却の効率を向上させることができる。

本実施形態では、上記冷却手段３０によって、例えば上記移送管１０とその周囲の空気層との間に形成されている境界層の厚みが所定の基準厚み以下になるように、上記境界層に対して、コンプレッサノズル３１ｃから吐出される高圧のエアによって風圧をかけた後、ファンノズル３１ｆから吐出される低圧のエアによって上記移送管１０を風冷する。ここでいう基準厚みは、冷却効率を向上させる観点からは、例えば１０〜２０ｍｍ程度とすることが望ましく、特に２０ｍｍ程度とすることが最も望ましい。境界層の厚みが０ｍｍの場合において冷却効果は最も高くなるが、境界層の厚みを１０〜２０ｍｍにすることで、風冷による冷却効果を高めることができる。

また、上記のように境界層の厚みを薄くするためには、境界層に対してかける風圧の緩衝を抑制することが望ましい。したがって、上記冷却手段３０によって、例えば上記移送管１０とその周囲の空気層との間に形成されている境界層に対して水平方向から高圧エアによる所定の風圧をかけた後、上記境界層の厚みが上記の基準厚み以下を維持するよう上記水平方向と同一方向から低圧エアによって上記移送管１０を風冷することが好ましい。本実施形態では、上記したように、上記冷却手段３０は、その先端ノズル３１からのエアが上記移送管１０の外周面の長手方向（図４中の矢印Ａ方向）へ向かって吐出されるように配置されているので、境界層に対してかける風圧の緩衝を受けることなく、境界層を所定の基準厚み以下に薄くすることができる。

また、上記境界層の厚みを基準厚み以下に薄くするためには、境界層に対してかける風圧による風速としては、例えば１５ｍ／秒〜３０ｍ／秒の範囲であることが好適である。また、上記境界層に対してかける風圧としては、例えば１００ｋＰａ以上であることが好適である。

図７は、本実施形態の冷却方法における冷却パターンの一例を示す図である。なお、図中の符号「Ｃ」はコンプレッサによる高圧エアをかけること、符号「Ｆ」はファンによる低圧エアをかけることを意味している。

本実施形態では、上記冷却手段３０によって、例えば上記移送管１０とその周囲の空気層との間に形成されている境界層の厚みが所定の基準厚み（Ｌｓとする）以下になるように、上記境界層に対して、コンプレッサノズル３１ｃから吐出される高圧のエアによって風圧をかけた後、ファンノズル３１ｆから吐出される低圧のエアによって上記移送管１０を風冷する。但し、ファンを使用し続けると、上記境界層の厚みは次第に厚くなっていき、冷却効率も低下して、移送管１０の外周面温度は次第に上昇していくので、境界層の厚みが上記の基準厚みＬｓ以下を維持するように、再度、コンプレッサを使用して、上記境界層に対して高圧エアをかけた後、ファンによる低圧エアによって上記移送管１０を風冷することを適宜繰り返すことが好適である。

ファンによる低圧エアだけで風冷した場合、境界層の厚みは約１００ｍｍとなり、境界層の厚みが基準厚みＬｓを下回ることがないため、風冷による冷却効果を高めることができない。しかし、コンプレッサによる高圧エアをかけることによって、境界層の厚みが１０ｍｍ〜２０ｍｍとなり、Ｌｓ以下になる。境界層の厚みが約１００ｍｍの状態のまま、移送管１０に溶融ガラスＭＧを流し続けると、移送管１０は約３年で破断する（移送管１０の寿命は約３年である）のに対し、境界層の厚みがＬｓ以下の１０ｍｍ〜２０ｍｍの状態を維持することにより、移送管１０の寿命は６年以上になる。境界層の厚みを１００ｍｍから１０ｍｍ〜２０ｍｍに低減することにより、移送管１０の温度を約３割下げることができるため、移送管１０の寿命を延ばすことができる。

なお、上記の境界層の厚みを正確に測定することは困難であるとも考えられるが、例えば上記移送管１０の外周面温度や、上記移送管１０の外周面から所定の離間位置での温度を計測することにより、上記境界層の厚みを把握することは可能である。

また、上記冷却手段３０の配置位置や数は、例えば移送管１０の材質、内径、長さや、設置位置等や、或いは上記電極２０の配置や取付け位置等に応じて適宜決定されればよいので、図４の実施形態に限定される必要はない。また、上記移送管１０と電極２０を単一の冷却手段によって冷却してもよいし、別々の冷却手段によって上記移送管１０と電極２０を同時に或いは個別に冷却するようにしてもよい。

以上のように、本実施形態においては、例えば上記移送管１０とその周囲の空気層との間に形成されている境界層を所定の基準厚み以下に薄くすることに限定して高圧のコンプレッサを使用し、境界層を薄くした後は、ファンの低圧エアで上記移送管１０を風冷するので、コスト的にも有利である。本発明によれば、上記構成により、低コストで冷却効率が良く、しかも安定した冷却効果が得られる方法により、上記の移送管や電極を冷却することができる。そのため高品質のガラス基板を製造することが可能である。

（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態を説明するための移送管近傍の構成を示す斜視図である。
図８に示されるように、本実施形態では、上記移送管１０と、支持部材４０と、放熱量調整部材５０とを備えている。本実施形態は、上記移送管１０が支持部材４０によって支持され、さらに、その周囲に放熱量調整部材５０が配置されている実施態様である。なお、図８には、上記の電極が図示されていないが、第１の実施形態と同様に電極が配置される構成とすることができる。なおその場合、上記移送管１０に上記電極が取り付けられている位置では、上記支持部材４０と放熱量調整部材５０は分断されている。

上記移送管１０に関してはすでに説明した通りであるため、ここでは重複説明は省略する。
上記支持部材４０は、上記移送管１０を支持するために設けられる。支持部材４０は、移送管１０の外周面と接触するように設けられている。支持部材４０は、略角柱形状を有しており、支持部材４０の断面方向の断面形状は、略四角形である。支持部材４０は、鋳造または焼結により形成されたセメントから成形される。

また、上記放熱量調整部材５０は、移送管１０の内部を流れる溶融ガラスＭＧの放熱量を調整するために設けられる。本実施形態では、上記放熱量調整部材５０は、支持部材４０の外周面の少なくとも一部と接触するように設けられている。この放熱量調整部材５０は、例えば耐火煉瓦で成形されており、その寸法は、部材の材質や、移送管１０内を流れる溶融ガラスＭＧの温度等によって決定される。

本実施形態においては、上記移送管１０等の外周面ではなく、上記移送管１０を支持している上記支持部材４０の周囲や、その外周に配置された上記放熱量調整部材５０の周囲を冷却すればよい。第１の実施形態で説明した冷却手段３０は、本実施形態においても適用することができる。

したがって、本実施形態においても、上記構成により、低コストで冷却効率が良く、しかも安定した冷却効果が得られる方法により、上記の移送管や電極を冷却することができるため、その結果、高品質のガラス基板を製造することが可能である。

（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態を説明するための溶解槽近傍の構成を示す斜視図である。
本実施形態は、溶解槽１０１及び該溶解槽１０１が有する電極を冷却する場合の態様を示すものである。

溶解槽１０１は、複数の耐火物部材（耐火煉瓦）が積層されて構成されている。そして、この溶解槽１０１は、耐火煉瓦である耐火物部材により構成された壁面１１０を有し、この壁面１１０で囲まれた内部空間を有する。溶解槽１０１の内部空間は、この空間に投入されたガラス原料が溶解してできた溶融ガラスＭＧを加熱しながら収容する液槽Ｂと、溶融ガラスＭＧの上層に形成され、ガラス原料が投入される、気相である上部空間Ａとを有する。

上部空間Ａの壁面１１０には、燃料と酸素等を混合した燃焼ガスが燃焼して火炎を発するバーナー１１１が複数箇所に設けられている。このバーナー１１１は、火炎によって上部空間Ａの耐火物部材を加熱して壁面１１０を高温にする。ガラス原料は、高温になった壁面１１０の輻射熱により、また、高温になった気相の雰囲気により加熱されて溶解する。

また、溶解槽１０１の向かい合う液槽Ｂの壁面１１０，１１０には、酸化スズあるいはモリブデン等の耐熱性を有する導電性材料で構成された３対の電極１１２が設けられている。３対の電極１１２はいずれも、液槽Ｂの内壁面に向かって延びている。なお、３対の電極１１２のそれぞれの対のうち、図中奥側の電極は図示されていない。３対の電極１１２の各対は、溶融ガラスＭＧを通してお互いに対向するように、向かい合う壁面１１０、１１０に設けられている。各対の電極１１２は、正電極、負電極となってこの電極間の溶融ガラスＭＧに電流を流す。溶融ガラスＭＧは、この通電により,ジュール熱を自ら発して溶融ガラスＭＧを加熱する。溶解槽１０１では、溶融ガラスＭＧは例えば１５００℃以上に加熱される。加熱された溶融ガラスＭＧは、第１移送管１０４を通して清澄槽１０２へ送られる。なお、図９では、溶解槽１０１には３対の電極１１２が設けられているが、これに限らず、１対、２対あるいは４対以上の電極が設けられてもよい。

本実施形態においては、上記溶解槽１０１の壁面１１０や上記電極１１２の周囲を冷却すればよい。特に、上記電極１１２の周囲の部分が最も効果的である。第１の実施形態で説明した冷却手段３０は、本実施形態においても適用することができる。

したがって、本実施形態においても、上記構成により、低コストで冷却効率が良く、しかも安定した冷却効果が得られる方法により、上記の溶解槽１０１及びその電極１１２を冷却することができるため、その結果、高品質のガラス基板を製造することが可能である。

（変形例）
図１０は、本発明の第３の実施形態の変形例を説明するための溶解槽の壁面の断面図である。
本変形例は、第３の実施形態の変形例として、境界層に対して垂直方向から風圧を当てる態様を示すものである。

図１０に示すように、例えば上記電極１１２の周囲の部分（図中のＢ）を冷却する場合、前記冷却手段３０の先端ノズル３１と溶解槽１０１との距離Ｌを一定距離（例えば、１０ｍｍ〜３００ｍｍ）以下にすることにより、先端ノズル３１から出たエアは、溶解槽１０１に当たった後、反転して、図に示すように、先端ノズル３１を避けて流れる。反転したエアは、反転直後は溶解槽１０１に対して垂直方向に進むが、速度が落ちると渦を巻くように流れる。渦を巻くように流れるエアと先端ノズル３１から出たエアとが干渉すると、先端ノズル３１から出たエアによる境界層の厚みを低減させる効果が減少する。このため、先端ノズル３１の位置を、反転したエアが渦を巻く位置より溶解槽１０１に近い位置、具体的には、距離Ｌが１０ｍｍ〜３００ｍｍに設定することにより、冷却効果が得られる。このように、境界層に対して垂直方向から風圧を当てる場合にあっても、先端ノズル３１と溶解槽１０１との距離Ｌを一定距離以下にすることにより、先端ノズル３１から出たエアと、溶解槽１０１に当たった後に反転したエアとの干渉を抑制できるため、境界層の厚みを効果的に薄くすることができる。
したがって、本変形例においても、低コストで冷却効率が良く、しかも安定した冷却効果が得られる。

上述の本発明の実施形態において製造されるガラス基板は、例えば、液晶ディスプレイ用ガラス基板、有機ＥＬディスプレイ用ガラス基板等に好適に用いられる。また、このガラス基板は、その他、携帯端末機器などのディスプレイや筐体用のカバーガラス、タッチパネル板、太陽電池のガラス基板やカバーガラスとしても用いることができる。特に、液晶ディスプレイ用ガラス基板に好適である。その中でも特に熱収縮率の小さいことが要求される、ＬＴＰＳ（低温ポリシリコン）・ＴＦＴや、酸化物半導体・ＴＦＴなど、パネル製造工程において高温処理を必要とする製品に好適に用いることができる。

また、本発明において製造されるガラス基板の幅方向及び縦方向の長さは、例えば５００ｍｍ〜３５００ｍｍであり、１０００ｍｍ〜３５００ｍｍであることが好ましく、２０００ｍｍ〜３５００ｍｍであることがより好ましい。
また、本発明において製造されるガラス基板の厚さは、例えば０．０１ｍｍ〜１．０ｍｍである。好ましくは、０．１ｍｍ〜０．７ｍｍである。

（ガラス基板の組成）
上述の用途のガラス基板のガラス組成としては、アルミノシリケートガラス、ボロアルミノシリケートガラスであり、さらに無アルカリガラス、微アルカリガラスであり、例えば以下のものを好ましく挙げることができる。なお、以下に示す組成の含有率表示は、モル％である。
ＳｉＯ₂ ５５〜７５％、Ａｌ₂Ｏ₃ ５〜２０％、Ｂ₂Ｏ₃ ０〜１５％、ＲＯ ５〜２０％（ただし、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａのうち、ガラス基板に含まれる全元素)、Ｒ'₂Ｏ ０〜０．４％ (ただし、Ｒ'はＬｉ、Ｎａ及びＫのうち、ガラス基板に含まれる全元素)。
本発明で用いる溶融ガラスの歪点は、６５０℃以上であってもよく、６８０℃以上であることがより好ましい。
また、例えば、ガラス基板の液相粘度は、１０^4.3ｐｏｉｓｅ〜１０^6.7ｐｏｉｓｅである。
もちろん、本発明においては、ガラス基板のガラス組成を限定するものではない。

以上、本発明を実施の形態により説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

１０ 移送管
２０ 電極
２１ 給電端子
３０ 冷却手段
３１ 先端ノズル
３１ｃ コンプレッサノズル
３１ｆ ファンノズル
４０ 支持部材
５０ 放熱量調整部材
１００ 溶解装置
１０１ 溶解槽
１０２ 清澄槽
１０３ 撹拌槽
１０４ 第１移送管
１０５ 第２移送管
１０６ 第３移送管
１１０ 溶解槽壁面
１１２ 電極
２００ 成形装置
２１０ 成形体
２１２ 供給溝
２１３ 下方端部
２２０ 雰囲気仕切り部材
２３０ 冷却ローラ
２４０ 成形炉
２５０ 徐冷炉
２５０ａ〜２５０ｄ 搬送ローラ
３００ 切断装置

Claims (5)

1. ガラス原料を溶解した溶融ガラスを成形炉に移送してガラス基板を製造するガラス基板の製造方法であって、
   前記溶融ガラスを上流側から下流側へと流す処理槽又は移送管と、
   前記処理槽又は前記移送管にそれぞれ設けられ、前記処理槽又は前記移送管に電流を流して通電加熱して前記処理槽又は前記移送管内の前記溶融ガラスを加熱する少なくとも一対の電極と、
   前記処理槽、前記移送管及び前記電極の少なくともいずれかを風冷により冷却する冷却手段と、を備え、
   前記冷却手段は、前記処理槽、前記移送管又は前記電極とそれらの周囲の空気層との間に形成されている境界層の厚みが所定の基準厚み以下になるように、前記境界層に対して第１の風圧をかけた後、前記第１の風圧より弱い第２の風圧をかけて前記処理槽、前記移送管及び前記電極の少なくともいずれかを風冷することを特徴とするガラス基板の製造方法。
2. 前記冷却手段は、前記境界層に対してかける風圧の緩衝を抑制するように、前記境界層に対して水平方向から第１の風圧をかけた後、前記境界層の厚みが前記基準厚み以下を維持するよう前記水平方向と同一方向から第２の風圧をかけ、前記第１の風圧と前記第２の風圧とを交互にかけて風冷することを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の製造方法。
3. 前記基準厚みは、２０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス基板の製造方法。
4. 前記境界層に対してかける前記第１の風圧は、１００ｋＰａ以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のガラス基板の製造方法。
5. 前記冷却手段は、高圧エアを吐出するコンプレッサと、低圧エアを吐出するファンとを備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のガラス基板の製造方法。

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